CN1427630A - 对编码视频信号进行解码的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种视频解码方法，用于对包含基层信号和至少一个增强层信号的一组视频信号进行解码以及用于提供解码的输出信号，所述解码方法包括：－第一解码步骤，用于对基层信号解码并提供解码的基层信号，所述第一步骤与用于基准图象的运动补偿的补偿步骤相关；－第二解码步骤，用于对增强层信号解码并提供解码的增强层信号；－组合步骤用于将解码的基层信号与解码的增强层信号进行组合以提供解码的输出信号，该解码方法的特征在于，它包括根据选择信号来选择从中取得基准图象的信号的选择步骤，从所述解码基层信号和所述解码输出信号进行选择。

Description

对编码视频信号进行解码的方法
技术领域
本发明涉及视频解码方法，用于对一组视频信号进行解码以及提供解码的输出信号，所述视频信号包括基层信号和至少一个增强层信号，所述解码方法包括：
-第一解码步骤，用于对基层信号解码并提供解码的基层信号，所述第一步骤与用于基准图象的运动补偿的补偿步骤相关联，
-第二解码步骤，用于对增强层信号解码并提供解码的增强层信号，
-组合步骤用于将解码的基层信号与解码的增强层信号进行组合以提供解码的输出信号。
本发明在视频信号解码器中有许多应用。
背景技术
为了经通信网发送视频类数据，可以借助于视频压缩技术进行。所述视频压缩技术从视频输入信号生成一组降低质量的压缩视频信号。该组信号，即所谓的可缩放型信号，包括以MPEG-2标准编码的基层信号(称作基层)和至少一个增强层信号(称作增强层)。当这种增强层信号与基层信号一起发送，通过将增强层信号加到解码基层信号中，所述增强层信号提高了被解码的视频输出信号的质量。
专利说明书WO 0126381说明了一种对与增强层信号一起发送的基层信号进行解码的解码方法。如本申请的附图1所示，该解码方法包括解码基层信号102的解码步骤101，和解码增强层信号104的解码步骤103。解码步骤101与用于基准图象的运动补偿的补偿步骤105相关联，所述基准图象取自被解码的基层信号106。在以这种方式进行运动补偿之后，将该基准图象添加到编码的基层信号102的图象中。这种解码方法还包括组合步骤107以将解码的基层信号106的内容与解码的增强层信号108的内容加在一起生成解码的输出信号109。
这种已知的现有技术的解码方法具有许多局限。
当进行操作时，该解码方法所采用用作基准图象的图象取自解码步骤101的输出。当基层信号102是以下编码产物时，即：所述编码采用的基准图象不同于取自该解码基层信号的解码图象时，上述的图象不是要选择的理想基准图象。为了对此进行说明，如图2所示，考虑一组通过代码转换型的编码方法产生的信号。从例如以MPEG-2标准压缩的视频输入信号201，该代码转换方法生成基层信号202和增强层信号203。为此，当进行编码时，输入信号201，已经被因子IQ1量化，在退量化步骤204处理，其中以因子IQ1退量化，然后在量化步骤205用因子Q2进行量化，其中Q2＞Q1。量化步骤205使生成所述基层信号202。经过退量化步骤206，由扣除步骤207计算步骤205中的量化误差208。量化误差受熵编码(entropy-coding)步骤209支配以产生所述增强层信号203。该代码转换方法的特征在于没有基层信号编码的运动补偿。因此，对基层信号编码的理论图象是信号201的被解码的输入图象。如果借助于已知的现有技术解码方法对这类的一组信号202-203解码，用于解码该基层信号的基准图象将取自解码步骤101的输出，并非是如本该取自解码的输出信号109的情况。实际上，被解码的输出信号109在理论上与输入信号201相同。这就是说：用于运动补偿的的基准图象并非是正确的基准图象，其结果在解码输出信号109中出现质量偏差。因此，公知的现有技术解码方法所产生的解码输出信号的质量低，并且其质量从一幅图象到另一幅图象不断降低。
发明内容
本发明的目的是提出一种视频解码方法，用于解码包括一组由基层信号和一组增强层信号所构成的信号，所述解码方法所产生的解码输出信号具有较高的质量。
本发明的目的还在于：提出一种视频编码和代码转换方法用于产生一组由基层信号和一组增强层信号构成的信号，所述增强层信号准备利用根据本发明的解码器进行解码。
为此目的，该解码方法的独特之处在于，它包括选择步骤，用来根据选择信号从所采用的所述基准图象选择信号，从所述解码基层信号和解码输出信号进行该选择。
由编码或者采用取自不同信号的基准图象的代码转换方法在与基层信号一样多中进行编码，所述的不同信号如由利用运动补偿或者没有利用运动补偿的编码所产生的基层信号，该选择步骤使得解码器适合于编码的基层信号的编码特征。因此，当根据本发明的的解码器接收由例如非运动补偿的编码(或者代码转换)产生的基层信号时，该选择步骤能够有利地选择一幅取自解码输出信号的图象作为基准图象。另一方面，当根据本发明的解码器接收一个由例如运动补偿编码(或者代码转换)产生的基层信号，该选择步骤有利地选择一幅取自解码的基层信号作为基准图象。因此，本发明使能够选择从中取得用于运动补偿子步骤的基准图象的信号。以这种方式，通过在上述选择步骤中作出抉择，就不会有任何质量漂移从而优化了解码输出信号的质量。
为了能够在选择步骤中进行选择，通过所述的选择信号，采用了从中基准图象使视频输出信号质量提高的正确信号，本发明提供了二种解决方案。
在第一种解决方案中，所述解码方法的独特之处在于其包括：
-第一质量测量步骤，用于在所述基准图象取自所述解码的基层信号时，测量所述被解码的输出信号的质量，以产生第一质量测量；
-第二质量测量步骤，用于在所述基准图象取自所述被解码输出信号时，测量所述被解码输出信号的质量，以产生第二质量测量；
-比较步骤，用于比较第一质量测量和第二质量测量；
-产生步骤，用于根据由所述比较步骤的结果来生成所述选择信号，所述选择信号反映了为获得该被解码输出信号的最佳质量而从中取得基准图象的信号。
质量测量步骤使得能够选择最佳基准图象以优化视频输出信号的质量而不必了解由解码器接收的编码基层信号的编码特征。因此，根据本发明的解码器使用灵活，因为它可以与通过参考取自不同信号的基准图象进行编码的(或代码转换的)基层信号一起使用，同时又确保了被解码的输出信号的优化质量。
为了提出一种占用较少计算资源的解决方案，有利地对有限数目的图象实施质量测量步骤以确定该基准图象需要取自解码的基层信号还是取自解码的输出信号。然后对后续图象进行关于基准图象的相同选择，假定编码的基层信号的编码特征没有改变。
第二种解决方案的独特之处在于其包括：
-数据提取步骤，用于从所述增强层信号中提取指明从中取得用于生成基层信号的基准图象的信号的数据；
-生成步骤，用于从所述数据中生成所述选择信号，所述选择信号反映了为获得被解码输出信号的最佳质量而从中应当采用的基准图象的信号。
该解决方案是有利的，其原因在于选择信号直接从编码增强层信号中提取。这提供了节约资源的解决方案，其原因在于不需要质量测量步骤和比较步骤来确定从中取得有待用于补偿基层信号步骤的基准图象的信号。
然而，该第二解决方案的确需要对由根据本发明的解码器所接收的视频信号进行专门的编码。
为此目的，本发明还涉及用于对视频输入信号进行编码的视频编码方法，所述编码方法包括：
-第一编码步骤，用于从视频输入信号中来编码和产生编码基层信号，通过参考基准图象对所述编码基层信号进行编码；
-第二编码步骤，用于编码和产生至少一个增强层信号。
所述根据本发明的编码方法的独特之处在于其包括插入步骤，用于在所述增强层信号中插入数据，所述数据表明从中取得用于生成基层信号的基准图象的信号。
本发明还涉及视频解码器，该视频解码器包括一套用于实施上述解码方法的不同步骤的装置。
本发明还涉及视频编码器，该视频编码器包括一套用于实施上述编码方法的不同步骤的装置。
本发明还涉及在接收盒中使用上述解码器，所述接收盒的目的是从一组包括基层信号和至少一个增强层信号的视频信号中提供解码的输出信号。
本发明还涉及计算机程序，当在信号处理器上运行所述程序时，所述计算机程序包括用于执行上述解码方法的不同步骤的程序代码指令。
本发明还涉及计算机程序，当在信号处理器上运行所述程序时，所述计算机程序包括用于执行上述编码方法的不同步骤的程序代码指令。
本发明还涉及视频信号，所述视频信号包括解码的基层信号和至少一个解码的增强层信号，所述视频信号反映所述编码方法的技术特征。该视频信号的独特之处在于其包括具体数据，该数据指明从中取得用于生成基层信号的基准图象的信号。
从以下附图中，本发明的这些和其它方面将变得明显，并借助以下附图对实施方案进行说明，所有这些实施方案都是非限定性的举例。
附图说明
图1示出了已知的用于解码基层信号和增强层信号的现有技术解码器；
图2示出了已知的用于编码基层信号和增强层信号的现有技术编码器；
图3示出了根据本发明的用于解码基层信号和增强层信号的解码器；
图4示出了根据本发明的解码方法的第一解决方案；
图5示出了根据本发明的解码方法的第二解决方案；
图6示出了根据本发明的用于生成基层信号和增强层信号的编码器。
具体实施方式
为了清楚说明起见，借助于对一组包括一个基层信号和一个增强层信号的信号进行解码来解释本发明。当然，本发明并不局限于单一的增强层信号，而是可以同样很好地应用于一组包括多个增强层信号的信号。在这种情况下，单独地对所述各增强层信号进行解码，然后添加到所述被解码的基层信号中。
图3示出了根据本发明的解码方法，所述方法用于对基层信号302和增强层信号304解码。
该解码器包括解码基层信号302的解码步骤301。解码步骤301的工作原理与属于MPEG标准系列中所公开的解码方法类似。所以解码步骤301与对在先解码的基准图象进行运动补偿的补偿步骤305关联。在步骤305以这种方式进行运动补偿之后，将图象添加到基层信号302的图象中以在信号306中定义一个新的解码图象。
该解码器还包括对增强层信号304进行解码的解码步骤303以产生解码增强层信号307。对增强层信号304解码不需要任何运动补偿，其原因在于：代表剩余编码的信号来自所产生基层信号302的编码。例如，在利用图2所示的编码方法产生增强层信号307的情况下，解码步骤303包括进行熵解码的子步骤。
组合步骤308把解码基层信号306的内容与解码增强层信号307的内容加在一起以给出解码输出信号309。
所述解码器包括选择步骤310，通过选择信号311，该选择步骤选择从中取得由补偿步骤305采用的基准图象的信号。根据选择信号311的值，从解码基层信号306或者从解码输出信号309中获取基准图象。
图4示出根据本发明方法的第一解决方案，用于确定从中应当取得准备用于解码基层信号102的基准图象的信号。尤其是，该方法定义了用来控制上述的如图3所示选择步骤310的选择信号311的值。
该方法基于解码输出信号309的视频质量的比较分析，一方面，从解码的基层信号306中取得用于运动补偿步骤305的基准图象；另一方面，从解码的输出信号309中取得用于运动补偿步骤305的基准图象。
对于相同的基层信号302的输入图象，所述输入图象具有预计的类型，进行二个质量测量。为此目的，根据本发明的方法包括：
-第一解码步骤401，用于解码基层信号302的图象，同时用作基准图象，该图象取自在解码步骤301先前解码的解码基层信号306；
-第一质量测量步骤402，当所述解码的基层信号306来自第一解码步骤401时，用于测量解码输出信号309的质量；
-第二解码步骤403，用于解码基层信号302的图象，同时用作基准图象，该图象取自在解码步骤301先前解码的解码输出信号309；
-第二质量测量步骤404，当所述解码基层信号306来自第二解码步骤403时，用于测量解码输出信号309的质量。
选择从中取得基准图象信号的信号导致由步骤305进行的运动补偿或多或少地满意。尤其是，如果运动补偿采用不是最佳的基准图象，那么解码输出信号309的质量会很差，人眼会察觉到8×8大小的块。因此，有利地，质量测量步骤402和404各包括在解码输出信号309中对“块效应”的测量。这种测量可以特别地包括施加到由解码输出信号309给出的图象中的8×8大小的虚拟格子测量边界的的导数滤波，将通过导数滤波获得的一组值在整个解码输出图象309上相加以产生表征给定解码输出图象质量的值。在这种情况下，由质量测量产生的值远远大于视频质量的值。以这种方式，质量测量步骤402产生第一质量测量，质量测量步骤404产生第二质量测量。
本方法还提供比较步骤405，用于比较第一质量测量和第二质量测量。
如果由第一质量测量给出的值高于由第二质量测量给出的值，那么产生步骤406生成选择信号311，该信号表明：所述基准图象需要从解码输出信号309中取得。
如果，另一方面，由第一质量测量给出的值低于由第二质量测量给出的值，那么产生步骤406生成选择信号311，该信号表明：所述基准图象需要从解码基层信号306中取得。
在本发明的一个变型中，没有对一个和与采用二种解码方法获得的解码输出信号相同的图象实施图象质量测量步骤402和403，而是对一组该解码输出信号的相继图象实施图象质量测量步骤402和403。这种改进的方法，在解码步骤410计算第一组质量测量用取自解码基层信号306的作为其基准图象，在解码步骤403计算第二组质量测量用取自解码输出信号309作为其基准图象。因为该组质量测量的梯度低到与较低输出信号的视频质量漂移的相同程度，所以比较步骤405按照该组图象中的图象位置有利地对二组质量测量的变化梯度进行比较。
如果第一组测量的梯度值大于第二组测量的梯度值，产生步骤406生成一个选择信号311，该选择信号311表明该基准图象需要从解码输出信号309中取得。
另一方面，如果第一组测量的梯度值小于第二组测量的梯度值，产生步骤406生成一个选择信号311，该选择信号311表明该基准图象需要从解码基层信号306中取得。
所述改进方法以更加可靠的方式定义了选择信号311的值，如果选择信号311只被定义了一次，那么该信号最好，例如，位于解码信号302-304的开始，然后不加改变地被施加到针对所有剩余的待解码的图象的选择步骤310。
图5示出了根据本发明的第二解决方案，用于确定从中取得用于解码基层信号的基准图象的信号。尤其是，所述方法可以定义选择信号311的值，选择信号311用来控制上述的和图3所示的选择步骤310。
所述解决方案是有利的，这是因为它仅仅需要数据处理步骤512。步骤512包括从具体数据中提取增强层信号，该具体数据表明从中取得用于生成基层信号302基准图象的信号。在提取之后，所述具体数据被产生步骤513利用，使得产生选择信号。
因此，如果步骤512提取的具体数据表明基层信号302是利用取自所述原始信号的基准图象对原始信号编码的结果，那么选择信号311会导致由用于解码输出信号309的基准图象的选择步骤310实施选择。
另一方面，如果步骤512所提取的具体数据表明基层信号302是利用取自所述基层信号的基准图象对原始信号编码的结果，那么选择信号311会导致由取自解码基层信号306的基准图象的选择步骤310实施选择。
但是，该解决方案的确需要生成含有这种具体数据的基层信号和增强层信号。
图6示出了根据本发明的代码转换方法，所述方法从编码的视频信号601生成一组包括基层信号602和至少一个增强层信号603的信号，所述视频信号是按照例如，属于MPEG标准系列的标准进行编码产生的。所述代码转换方法包括：
-退量化步骤602，用于以因子IQ1对输入信号601退量化；
-量化步骤605，用于以因子Q2进行量化，使生成编码基层信号602；
-退量化步骤606，该步骤联合扣除步骤607使生成误差编码608；
-熵编码步骤609，该步骤使生成增强层信号603；
-运动补偿步骤包括：按顺序排列：逆离散余弦变换子步骤610、存储子步骤611用于存储来自先前编码图象的编码误差、运动补偿子步骤612用于对所述先前编码的编码误差进行运动补偿、离散余弦变换子步骤613以生成运动补偿的编码误差，该编码误差经添加步骤614被加到步骤604所提供的信号中。
根据本发明的代码转换方法还包括由选择信号616控制的选择步骤615。根据提供给选择信号616的值，该选择步骤使该代码转换方法利用或者没有利用运动补偿的生成所述被编码的基层信号602。当运动补偿被禁止，选择步骤615等价于一个开路的开关，而当其被激活时，选择步骤615等价于一个闭合的开关。
并行地，选择信号616被发送到数据插入步骤617，数据插入步骤617使具体数据插入到增强层信号603的内容中(或者插入到多个所需的增强层信号中)，所述具体数据表明从中取得用于生成基层信号602的基准图象的信号。
在图6所示的代码转换方法的情况下，当运动补偿被激活时，所插入的具体数据表明：通过从基层信号602取得基准图象来生成基层信号。另一方面，当运动补偿被禁止时，所插入的具体数据表明通过从输入信号601取得基准图象来生成基层信号。
有利地，将所述具体数据插入增强层信号603中的图象标题。所述具体数据和增强层信号603的联合形成具体增强层信号618，有利地，通过如上所述的根据本发明的解码器可以将具体增强层信号618解码。
仅仅在代码转换方法的范围提出了插入具体数据的方法，所述所述具体数据表明从中取得用于生成基层信号的基准图象的信号。但是，所述插入具体数据的方法还可以用于视频编码器，该编码器从没有采用属于MPEG系列标准进行编码的视频输入信号生成基层信号和至少一个增强层信号。
根据本发明的编码和解码方法可以分别在视频编码器和视频解码器中实施。为此目的，可以设想：一方面可以借助于硬件形式单元(例如：存储器、信号处理器等形式)另一方面也可以借助于软件形式单元(例如：包含程序代码指令的计算机程序，当所述程序运行在一个或者多个信号处理器上时，这些代码指令用来执行所述编码和解码方法的不同步骤)来实施根据本发明的编码和解码方法。
根据本发明的视频编码器和视频解码器可以用于接收电视机视频信号的机顶盒类的电子设备中。
根据本发明的解码方法还可以有利地用于在发送增强层信号给根据本发明的解码器的过程中被丢失的情况。在这种情况下，本发明可以从解码的基层信号和解码的输出信号中选出信号，其中有必要采用提供最佳运动补偿的基准图象的信号，因而提供解码输出信号的最佳视频质量的信号。

Claims (10)

1.一种视频解码方法，用于对包含基层信号和至少一个增强层信号的一组视频信号进行解码以及用于提供解码的输出信号，所述解码方法包括：
-第一解码步骤，用于对基层信号解码并提供解码的基层信号，所述第一步骤与用于基准图象的运动补偿的补偿步骤相关联；
-第二解码步骤，用于对增强层信号解码并提供解码的增强层信号；
-组合步骤用于将解码的基层信号与解码的增强层信号进行组合以提供解码的输出信号，
其特征在于，所述解码方法包括根据选择信号来选择从中取得所述基准图象的信号的选择步骤，从所述解码基层信号和所述解码输出信号进行选择。
2.如权利要求1的视频解码方法，其特征在于，该方法包括：
-第一质量测量步骤，用于当所述基准图象取自所述解码的基层信号时，测量所述被解码的输出信号的质量，以产生第一质量测量；
-第二质量测量步骤，用于当所述基准图象取自所述被解码输出信号时，测量所述被解码的输出信号的质量，以产生第二质量测量；
-比较步骤，用于比较第一质量测量和第二质量测量；
-产生步骤，用于根据由所述比较步骤得出的结果产生所述选择信号，所述选择信号反映了为获得该被解码输出信号的最佳质量从中采用的基准图象的信号。
3.如权利要求1的视频解码方法，其特征在于，该方法包括：
-数据提取步骤，用于从所述增强层信号中提取指明用于对所述基层信号编码的运动补偿类型的数据；
-生成步骤，用于从所述数据中生成所述选择信号，所述选择信号反映了从中为了获得被解码输出信号的最佳质量而应当采用的基准图象的信号。
4.用于对视频输入信号编码的视频编码方法，所述编码方法包括：
-第一编码步骤，用于从视频输入信号中编码和产生编码基层信号，通过参考基准图象对所述编码基层信号进行编码；
-第二编码步骤，用于编码和产生至少一个增强层信号，
其特征在于，所述编码方法包括插入步骤用于将数据插入到所述增强层信号，所述数据反映了从中采用了用于产生基层信号的基准图象的信号。
5.用于对包括基层信号和至少一个增强层信号的一组视频信号进行解码的视频解码器，所述解码器包括：
-解码装置，一方面用于对基层信号解码以提供解码的基层信号，另一方面，所述解码基层信号的装置与用于基准图象运动补偿的补偿装置相关联对增强层信号解码以提供解码的增强层信号；
-组合装置，用于将解码的基层信号与解码的增强层信号组合在一起以提供所述解码输出信号，
其特征在于，所述视频解码器包括根据选择信号来选择从中取得基准图象的信号的选择装置，从所述解码基层信号和所述解码输出信号中进行选择。
6.用于对视频输入信号编码的视频编码器，所述视频编码器包括：编码装置，一方面用于从视频输入信号中编码和产生编码基层信号，通过参考基准图象对所述编码基层信号进行编码；另一方面用于编码和产生至少一个增强层信号，
其特征在于，所述编码器包括插入装置用于将数据插入到所述增强层信号，所述数据表明从中采用了用于产生基层信号的基准图象的信号。
7.将根据权利要求5的视频解码器用于接收视频信号的机顶盒，所述的接收盒的目的是从包括基层信号和至少一个增强层信号的一组视频信号中提供解码的输出信号。
8.包括计算机代码指令的计算机程序，当在信号处理器上运行该程序时，所述程序代码指令实施如权利要求1的解码方法的不同步骤。
9.包括计算机代码指令的计算机程序，当在信号处理器上运行该程序时，所述程序代码指令实施如权利要求4的编码方法的不同步骤。
10.包含编码基层信号和至少一个编码增强层信号的视频信号，所述视频信号的特征在于，它包含指明从中采用的用于生成所述基层信号的基准图象的信号。
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